可压缩库水模型对高拱坝动力特性影响深度探讨

本文主要探讨了不同库水模型对高拱坝动力特性的影响，发表在2009年《河海大学学报(自然科学版)》第37卷第1期。作者赵兰浩、李同春和牛志伟针对高拱坝的数值求解方案，提出了三种库水模型，包括简化模型（如韦斯特伽特附加质量模型）和更精确的可压缩库水模型。研究发现，这些模型在处理自振频率、振型参与系数和振型等动力特性时，其影响程度差异显著。 简化模型虽然计算过程简便，但在模拟库水对坝体动态响应时可能存在较大误差，如韦斯特伽特附加质量模型可能过分夸大动水压力的作用。实验研究表明，对于某些情况，附加质量可以适当减半，但这缺乏理论支持，且对于库水可压缩性的影响，学术界存在争议。早期的研究往往因技术限制而忽视了这些因素，而随着计算机技术的进步，更加细致的模型如考虑库水可压缩性的模型被引入，以提高模拟的准确性。 在20世纪80年代的中美科技合作项目中，尽管对多个拱坝进行了现场激振试验，但关于库水可压缩性的重要性及其考虑方式仍未得出明确结论。这表明在实际工程中，选择合适的库水模型至关重要，尤其是在计算高精度的动力特性时。 本文的关键发现是，可压缩库水模型能够更真实地反映库水的特性及其对坝体动力特性的影响，因此推荐在计算高拱坝动力特性时优先使用这种模型。通过对比分析，文章强调了采用更精确模型的必要性，这对于确保拱坝结构在实际运行中的安全性和稳定性具有重要意义。本文的工作不仅提供了数值求解策略，也为高拱坝设计和工程实践中的动力特性分析提供了有价值的参考。